När Apollo straffade kung Midas genom att ge honom åsneöron, visste bara kungen och hans barberare. Oförmögen att hålla en hemlighet grävde frisören ett hål, viskade in i det, "Kung Midas har åsneöron" och fyllde hålet. Men växter växte ur hålet och delade med sig av kungens hemlighet för varje vind som gick.
Earth, som det visar sig, har andra hemligheter att avslöja. Jorden är inte en tyst planet, från dunkande av bränningen och mullret från åskan, till det milda prasslet av löv. Nyckeln är att veta hur man lyssnar på det ständigt närvarande omgivande bruset. Seismologen Xiaodong Song från University of Illinois och doktoranden Zhen J. Xu har blivit bra lyssnare, särskilt på ljuden under våra fötter.
Med hjälp av en teknik som kallas "omgivande bruskorrelation" har Xu och Song observerat betydande förändringar i beteendet hos delar av jordskorpan som stördes av tre stora jordbävningar.
"Observationerna är viktiga för att förstå efterdyningarna av en stor jordbävning på djupet", sa Song, "och för att förstå hur berget återhämtar sig från det och börjar återigen ackumulera stress och påfrestningar för framtida jordbävningar."
Paret rapporterar sina resultat i en artikel som godkänts för publicering i Proceedings of the National Academy of Sciences och publiceras på tidskriftens webbplats.
Forskare har använt omgivande brus för att avbilda jordens inre och för att övervaka förändringar i seismisk hastighet nära aktiva vulkaner.
Xu och Song använde tekniken för att undersöka hur ytvågor (utvunna från omgivande buller) mellan seismiska stationer förändras med tiden, på grund av jordbävningsinducerade förändringar i det omgivande berget.
Xu och Song mätte inte tiden det tog för jordbävningsvågor att färdas från epicentrum till en seismisk station. Snarare mätte de tiden det tog för ytvågor att färdas från en station till en annan. Eftersom avståndet mellan stationerna är fast, gjorde tekniken det möjligt för forskare att upptäcka mycket små förändringar i seismisk hastighet.
"Observationerna tillåter oss att se inte bara vad som hände på ytan, utan vad som hände på djupet, och hur det påverkar inte bara brottområdet, utan även det omgivande området", sa Xu.
I sin studie undersökte forskarna de tre största och senaste jordbävningarna i Sumatra, Indonesien. Jordbävningarna ägde rum den 26 december 2004; 28 mars 2005; och 12 september 2007.
Jordbävningarna inträffade längs Subduktionszonen på Sumatra, där en del av den indiska tektoniska plattan dyker under den eurasiska plattan. Längden på felbrott varierade från 450 kilometer för jordbävningen 2007 till 1 200 kilometer för jordbävningen 2004.
"Vi observerade en tydlig förändring i ytvågshastighet över ett stort område efter varje jordbävning", sa Xu.
I en uppsättning mätningar, till exempel, krävde en ytvåg som färdades mellan två speciella seismiska stationer norm alt 600 sekunder för att slutföra resan. Efter jordbävningen 2005 förändrades denna tid med 1,44 sekunder, vilket är en betydande förändring. Men i alla fall återgick de seismiska hastigheterna till normala nivåer inom två till tre månader, vilket tyder på att de elastiska egenskaperna i det omgivande berget hade återhämtat sig.
Den mest rimliga förklaringen till tidsförskjutningarna, skriver forskarna, är ökad stress och avslappning i jordens övre jordskorpa i omedelbar närhet av bristningen, såväl som i det breda området nära förkastningszonen. Med hjälp av omgivande bruskorrelation kan forskarna observera förändringar i stress flera hundra kilometer från källregionen.
Forskarna observerade också en ovanlig tidsförskjutning som ägde rum en månad före jordbävningen 2004. Mer data behövs dock för att dra en slutsats och för att avgöra om det var en första signal till en större jordbävning.
För det syftet studerar Xu och Song förra årets förödande jordbävning i Wenchuan län i sydvästra Kina. Ett överflöd av data registrerades vid nästan 300 seismiska stationer i källregionen av seismologer i Kina. Analysen av respektive tidsförskjutningar kommer att hjälpa forskarna att bättre förstå hur förkastningen och omgivningen betedde sig före och efter jordbävningen.
"Vi måste förtäta vårt övervakningsnätverk", sa Song. "Med den här naturliga källan som är på hela tiden, och tillräckligt många vägar mellan olika seismiska stationer, kan vi se inte bara förändringar i tid, utan också förändringar i rymden. Så vi kan ha en rumslig och tidsmässig bild av vad som händer både innan och efter en stor jordbävning."
Arbetet finansierades av National Science Foundation och Air Force Research Laboratory.
